タンパク質間相互作用を制御する特殊環状ペプチド創薬

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19389
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 加藤 敬行 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90567760)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2021-03-31
• Keywords: 特殊環状ペプチド / タンパク質間相互作用 / 遺伝暗号リプログラミング

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、タンパク質間相互作用を制御する特殊環状ペプチド医薬をスクリーニングすることである。ペプチドは従来の有機低分子医薬に代わる新しい医薬品リード化合物として近年非常に注目されており、低分子医薬では不可能なタンパク質間相互作用の促進や阻害が可能であるため、機能的により優れた医薬品となり得る。しかしながら、そのようなタンパク質間相互作用を制御するペプチドを効率的にスクリーニングする方法がないのが現状の課題である。
既存のペプチドスクリーニング法としてはRaPIDディスプレイ法などがあるが、本研究ではRaPIDディスプレイ法を基盤としつつも、標的に結合するか否かをスクリーニングの指標とするのではなく、標的のタンパク質間相互作用の変化を引き起こすか否かを指標としてペプチドをスクリーニングできるシステムを開発している。
具体的には細胞表面にEGFPを連結した標的タンパク質１とmRuby3を連結した標的タンパク質２を人工的に発現させ、488nmのレーザー光を照射してFRETによる赤色光の変化を示した細胞のみをセルソーターで回収することでセレクションを実施できる。現在、そのような細胞株の構築を進めている段階である。
並行して、2種類のタンパク質にそれぞれ結合する特殊環状ペプチドのセレクションをおこない、各ペプチドの標的タンパク質への結合を確認したのち、2つのペプチドをリンカーを介して連結し、2つの標的タンパク質に同時に結合させる戦略も進めている状況である。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

現在までに細胞表面にEGFPを連結した標的タンパク質１を発現させることに成功しており、mRuby3を連結した標的タンパク質２の発現についても進行中である。
2種類のタンパク質にそれぞれ結合する特殊環状ペプチドのセレクションについても順調に推移しており、次年度も研究を継続することにより目的とするペプチド配列が十分に得られる見込みである。

Strategy for Future Research Activity

2018年度までに細胞表面にEGFPを連結した標的タンパク質１を発現させることに成功しており、2019年度においては同細胞株にmRuby3を連結した標的タンパク質２を発現させることを試みる。これが構築できた段階で、当該細胞株を用いた特殊環状ペプチドのスクリーニングを開始する。使用するペプチドライブラリとしてはN末端にクロロアセチルチロシンを導入し、下流にはシステインを配置することにより両者間で安定なチオエーテル結合を形成させ、ペプチド全体を大環状化させたものを使用する。これにより、ペプチドの構造の安定化・標的への結合力の向上・ペプチダーゼ耐性の獲得などが期待できる。
並行して、2種類の標的タンパク質にそれぞれ結合する特殊環状ペプチドのセレクションをおこなうことも継続して進める。ペプチドライブラリとしては上記のものと同様のものを用いる。現在までに１つの標的タンパク質に結合するペプチドの取得は完了しているため、今後はもう一つの標的に結合するペプチドのスクリーニングを継続して進め、結合するペプチドが得られた段階で両者をリンカーで連結する試みを進める。

Causes of Carryover

現在までに細胞表面にEGFPを連結した標的タンパク質を発現させることに成功しているが、もう一つの標的タンパク質にmRuby3を連結した細胞の発現までに至っていないため、関連する試薬等の購入費用が次年度に持ち越しとなった。
当該実験は次年度も継続するため、持ち越した金額については次年度に使用する見込みである。